[논문]입체모형 활용 현황, 수요 및 구축 비용을 고려한 실현 가능한 3차원 입체모형 구축 방안 연구

김민수; 박두열

doi:10.22640/lxsiri.2020.50.1.215

입체모형 활용 현황, 수요 및 구축 비용을 고려한 실현 가능한 3차원 입체모형 구축 방안 연구
A Study on Feasible 3D Object Model Generation Plan Based on Utilization, Demand, and Generation Cost 원문보기

지적과 국토정보 = Journal of cadastre & land informatix, v.50 no.1, 2020년, pp.215 - 229

김민수 (대전대학교 컴퓨터공학과) , 박두열 (공간정보산업진흥원 정보화지원팀)

초록
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최근 4차 산업혁명 등의 정보화 환경 변화에 따라 도시, 건설, 교통, 에너지 등의 기존 국토교통 분야 뿐만 아니라, 디지털트윈, 자율주행, VR/AR, 디지털콘텐츠 등의 최신 분야에서도 공공 및 민간의 3차원 입체모형 수요가 크게 증가하고 있다. 실제로 다양한 서비스 및 산업 분야에서 LOD1에서 LOD4에 이르기까지 다양한 정밀도를 가진 입체모형에 대한 수요가 더욱 증가할 것으로 예측되고 있다. 그러나 현재 국토부, 지자체, 민간기업 등은 대규모의 구축 비용 및 시간 문제로 인하여 각기 다른 정밀도의 입체모형을 일부 특정 지역에 대해서만 구축하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 전 국토를 기준으로 이러한 구축 비용 문제를 해결할 수 있는 실현 가능한 입체모형 구축 방안을 제시하고자 한다. 이를 위하여 우선 입체모형의 활용 현황 분석, 입체모형에 대한 수요 분석, 그리고 다양한 입체모형 구축 방법 및 비용 분석을 수행하였다. 이후 이들 분석 결과를 바탕으로 전 국토에 대하여 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법을 이용한 LOD3 구축 방안을 도출하였으며, 랜드마크에 대한 LOD4 구축과 비도심지에 대한 LOD2 구축의 보완 방안을 추가적으로 도출하였다. 본 방안은 현재 시점에서 실효성 있는 입체모형 구축 및 갱신 계획 수립에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

In response to the recent 4th industrial revolution, the demand for 3D object models in the latest fields of digital twin, autonomous driving, and VR/AR, as well as the existing fields such as city, construction, transportation, and energy has increased significantly. It is expected that the demand for 3D object models with various precision from LOD1 to LOD4 will increase more and more in various industry fields. However, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport, and the local government and the private sector have partially built 3D object models of different precisions for some specific regions because of the huge cost. Therefore, this study proposes a feasible plan that can solve the cost problem in generating 3D object models for the whole territory. For our purpose, we first analyzed usage, demand, generation technology and generation cost for 3D object models. Afterwards, we proposed LOD3 model generation plan for all territory using automatic 3D object model generation technology based on image matching. Additionally, we supplemented the proposed plan by using LOD4 generation plan for landmarks and LOD2 generation plan non-urban area. In the near future, we expect this would be a great help in establishing a feasible and effective 3D object model generation plan for the whole country.

주제어

표/그림 (13)

표 Table 1. Domestic utilization of 3D spatial data
표 Table 2. Overseas utilization of 3D spatial data
표 Table 3. Precision and construction scope of 3D spatial data by industry
표 Table 4. Survey response agencies
표 Table 5. Possible application fields according to 3D spatial data precision
그림 Figure 1. Semi-automatic 3D object model gene-ration technology based on stereoscopic drawing (Method 1)
그림 Figure 2. Detailed process of semi-automatic 3D object model generation
그림 Figure 3. Automatic 3D object model generation technology based on image matching (Method 2)
그림 Figure 4. Automatic 3D object model generation process using image matching
그림 Figure 5. Automatic 3D object model generation technology based on 2D digital map (Method 3)
표 Table 6. Cost estimation for 3D object model generation
표 Table 7. Comparison of 3D object model generation methods in terms of precision and cost
표 Table 8. Comparison of 3D object model generation plans

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 정부 주도로 전 국토에 대한 입체 모형 구축 및 갱신 계획을 수립하고자 할 때, 다양한 국내 실정을 고려하여 현 시점에서 실현 가능한 방안에 대하여 살펴보고자 한다. 구체적으로 본 연구에서는 다양한 입체모형 정밀도에 따른 국내의 공공 및 민간 기관들의 수요를 조사하고 입체모형 정밀도에 따른 구축비용 조사를 통하여 현재 시점에서 가장 효과적이고 실현 가능한 입체모형 구축방안을 제시하고자 한다.
3차원 입체모형 구축을 위해서는 항공레이저 측량, 무인항공사진 측량, 지상라이다 측량 등의 다양한 측량 방법을 이용할 수 있다. 다만, 본 연구에서는 전 국토에 대하여 입체모형의 신속한 구축과 지속적인 갱신이 가능하며, 기 활용되었거나 현시점에서 바로 활용이 가능하며, 실질적인 구축비용 산정이 가능한 방법들을 대상으로 연구범위를 한정하여 실현 가능성이 높은 입체모형 구축 방안을 도출하고자 한다. 이에 본 연구에서는 브이월드의 LOD4 입체모형을 구축하기 위하여 활용된 항공사진 기반의 3 차원 입체도화 방법과 대구시 3D 지도 포털의 LOD3 입체모형을 구축하기 위하여 활용된 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법의 구축비용을 비교하고자 한다.
본 연구에서는 입체모형을 필요로 하는 산업분야를 단순히 조사하는 공간정보산업진흥원(2018)의 설문 조사 결과를 보완하기 위하여 ’19년 3월 7일부터 3월 29일까지 입체모형 관련 주요 수요자를 대상으로 입체모형에 대한 요구 수준에 대한 설문조사를 수행하였다.
본 연구에서는 입체모형의 정밀도 및 텍스처에 대한 수요자들의 현실적인 요구 수준 분석과 현 시점에서 직접 활용이 가능하며 전 국토에 대한 구축비용 산정이 가능한 입체모형 구축 방법들에 대한 분석결과를 바탕으로 실현 가능성이 높은 입체모형 구축 방안을 도출하였다. 구체적으로 전 국토에 대한 입체모형 구축비용과 수요자들의 입체모형 정밀도 및 텍스처 요구 수준을 상호 고려하여 기본적으로 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법을 이용한 LOD3 구축 방안을 도출하였으며, 랜드마크에 대한 LOD4 구축과 비도심지에 대한 LOD2 구축의 보완 방안을 추가적으로 도출하였다.
본 장에서는 다양한 3차원 입체모형 구축 방법들의 구축비용을 비교 분석하여 현 시점에서 전 국토에 대하여 가장 실현 가능성이 높은 입체모형 구축 방안을 도출해 보고자 한다. 3차원 입체모형 구축을 위해서는 항공레이저 측량, 무인항공사진 측량, 지상라이다 측량 등의 다양한 측량 방법을 이용할 수 있다.
본 장에서는 앞에서 수행된 입체모형 수요자의 요구수준 분석 결과와 입체모형 구축 방법 분석 결과를 바탕으로 전 국토에 대하여 데이터를 구축하고자 할 때 현 시점에서 실현 가능한 방안에 대하여 살펴보고자 한다.
다만, 본 연구에서는 전 국토에 대하여 입체모형의 신속한 구축과 지속적인 갱신이 가능하며, 기 활용되었거나 현시점에서 바로 활용이 가능하며, 실질적인 구축비용 산정이 가능한 방법들을 대상으로 연구범위를 한정하여 실현 가능성이 높은 입체모형 구축 방안을 도출하고자 한다. 이에 본 연구에서는 브이월드의 LOD4 입체모형을 구축하기 위하여 활용된 항공사진 기반의 3 차원 입체도화 방법과 대구시 3D 지도 포털의 LOD3 입체모형을 구축하기 위하여 활용된 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법의 구축비용을 비교하고자 한다. 추가적으로 현재 저비용으로 바로 활용이 가능한 방법으로 수치지도 구축 시의 도화원 도를 이용하여 입체모형을 자동으로 생성하는 방법의 구축비용을 비교하고자 한다.
디지털트윈 시대에는 이러한 고정밀 객체 기반의 입체모형의 구축이 타당하다고 판단되나, 현 시점에서 전 국토에 대하여 이를 구축하고 유지 관리하는 것은 비용 및 시간 측면에서 거의 불가능하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 이석민 외(2019)와 사공호상 (2018)의 연구에서 언급되지 않았던 미래 디지털트윈 시대로의 자연스러운 변환을 유도하기 위하여 현 시점 기준으로 다양한 산업분야의 입체모형 활용사례와 입체모형 구축 및 갱신 비용을 고려한 효과적인 3차원 입체모형의 확보 방안을 제시하고자 한다.
셋째 전 국토에 대한 LOD3 구축은 비용 측면과 수요자 요구 충족 측면 에서 적절한 구축비용과 적절한 활용분야 지원의 Trade-off를 고려할 때 현 시점에서 바람직한 방향이 라고 예측된다. 이에 본 연구에서는 전 국토에 대하여 LOD3 입체모형 구축을 기본 방안으로 예측하며, 추가적으로 많은 수요가 있는 랜드마크에 대해서는 LOD4를 보완 구축하고 산업 수요가 적은 비도심지에 대해서는 LOD2를 구축하는 것을 고려하는 것이 현 시점에서 가장 실현 가능성이 높다고 예측한다.
85%에 해당되는 2,862㎢ 면적에 대해서만 고정밀 입체모형이 구축되어 있으며 최근 현행화도 원활히 이루어지지고 않고 있다(국토지리정보원 2019). 이에 본 연구에서는 정부 주도로 전 국토에 대한 입체 모형 구축 및 갱신 계획을 수립하고자 할 때, 다양한 국내 실정을 고려하여 현 시점에서 실현 가능한 방안에 대하여 살펴보고자 한다. 구체적으로 본 연구에서는 다양한 입체모형 정밀도에 따른 국내의 공공 및 민간 기관들의 수요를 조사하고 입체모형 정밀도에 따른 구축비용 조사를 통하여 현재 시점에서 가장 효과적이고 실현 가능한 입체모형 구축방안을 제시하고자 한다.
그럼에도 불구하고, 입체모형의 효율적인 활용에 가장 우선적으로 필요한 전 국토에 대한 기본적인 입체모형 데이터 확보 방안에 대한 연구는 매우 부족하였다고 판단된다. 이에 본 연구에서는 현 시점에서의 입체모형에 대한 공공 및 민간 수요, 입체모형 정밀도와 활용 분야, 입체모형 구축 방법 및 비용을 분석하여 전 국토에 대하여 실효성 있는 입체모형 구축 방안을 제시하고자 한다.
이는 현 시점에서 고비용이 필요한 고정밀 입체모형 구축을 무조건적으로 추진하는 것 보다는 입체모형의 활용분야와 구축지역을 고려하여 상황에 따라 고정밀 또는 저정밀 입체모형을 적절하게 구축하는 것이 더욱 의미 있는 방안이 될 수 있음을 보여준다. 이와 관련하여 본 연구에서는 전국토를 도심지와 비도심지로 구분하고 정밀도별로 입체모형에 대한 활용 수요를 분석하여 현 시점에서 가장 효과적인 입체모형 구축 방안을 도출해보고자 한다.
본 연구에서는 Table 4와 같이 107개 기관 중에서 응답을 제공한 지자체 12곳, 연구기관 7곳, 민간기업 5곳, 군 2곳의 26개 기관의 설문 의견을 분석하였다. 특히 본 연구에서는 현 시점에서 실현 가능한 입체모형 구축 방안 도출을 위하여 입체 모형 구축비용에 큰 영향을 미칠 것으로 예측되는 입체모형에 대한 정밀도 요구 수준과 입체모형에서의 텍스처 필요성에 대한 설문결과를 중점적으로 분석하였다.

제안 방법

본 연구에서는 입체모형의 정밀도 및 텍스처에 대한 수요자들의 현실적인 요구 수준 분석과 현 시점에서 직접 활용이 가능하며 전 국토에 대한 구축비용 산정이 가능한 입체모형 구축 방법들에 대한 분석결과를 바탕으로 실현 가능성이 높은 입체모형 구축 방안을 도출하였다. 구체적으로 전 국토에 대한 입체모형 구축비용과 수요자들의 입체모형 정밀도 및 텍스처 요구 수준을 상호 고려하여 기본적으로 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법을 이용한 LOD3 구축 방안을 도출하였으며, 랜드마크에 대한 LOD4 구축과 비도심지에 대한 LOD2 구축의 보완 방안을 추가적으로 도출하였다. 도출된 방안은 현재 시점에서 실효성 있는 입체모형 구축 및 갱신 계획 수립에 도움이 될 것으로 예측되며, 향후 디지털트윈 시대에 전 국토의 입체모형 구축을 위한 초석이 될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 입체모형을 필요로 하는 산업분야를 단순히 조사하는 공간정보산업진흥원(2018)의 설문 조사 결과를 보완하기 위하여 ’19년 3월 7일부터 3월 29일까지 입체모형 관련 주요 수요자를 대상으로 입체모형에 대한 요구 수준에 대한 설문조사를 수행하였다. 구체적으로 현재 입체모형의 수요자인 중앙정부, 지자체, 연구기관, 군, 민간기관의 107개 기관을 대상으로 입체모형 구축 및 갱신 주체, 입체모형을 활용한 업무, 입체모형에 대한 정밀도 요구 수준, 입체모형에서의 텍스처 필요성 등과 같은 다양한 항목에 대한 설문조사를 수행하였다. 본 연구에서는 Table 4와 같이 107개 기관 중에서 응답을 제공한 지자체 12곳, 연구기관 7곳, 민간기업 5곳, 군 2곳의 26개 기관의 설문 의견을 분석하였다.
두 번째 방안은 첫 번째 방안에서 문제가 되는 초기 구축비용 및 갱신비용 문제 해결에 중점을 두어 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법을 이용하여 전 국토를 LOD3로 구축하는 것이다. 이 방안은 비교적 정밀도가 높은 LOD3 입체모형 을 구축하여 게임, 시설물관리, 보안관리 등과 같은 다양한 산업분야 수요를 충족시킬 수 있으며, 45%의 공공기관 및 75%의 민간기관 수요를 충족시킬 수 있다.
둘째 입체모형 구축비용에 큰 영향을 끼치는 입체 모형의 텍스처에 대한 각 기관의 수요를 조사하였다. 설문조사 결과를 보면, 각 기관은 텍스처 필요성과 관련하여 매우필요 15%, 필요 38%, 보통 27%, 불필요 19%의 결과를 보여주었다.
세 번째 방안은 현 시점에서 추가 비용의 큰 부담 없이 가장 빠르게 실현이 가능한 점에 중점을 두어 기존의 수치지도 구축 시 생성되는 도화원도를 이용하여 입체모형을 자동으로 생성하는 방법을 이용하여 전국토를 LOD2로 구축하는 것이다. 이 방안은 현재 1:5000 수치지도 갱신 과정에서 생성되는 도화원도를 이용함으로써 매우 적은 비용으로 입체모형 구축및 갱신 문제를 해결할 수 있다.
지금까지 제시된 세 가지 구축 방법에 따른 단위면 적(㎢) 당 입체모형 구축비용은 다음 Table 6과 같이 예상된다(국토지리정보원 2019). 여기서 입체모형 구축을 위한 각 단계별 구축비용은 기본적으로 국토지리정보원의 항공사진 촬영, 기준점 측량, 수치도화, 수치사진측량장비에 의한 방법, 3차원 국토공간정보 구축의 품셈 기준을 적용하여 예측하였다. 항공사진 촬영 비용은 해상도 12cm, 종/횡 중복도 70%의 항공사진 촬영을 기준으로 하였으며, 수치도화는 입체모형 도화 기준이 미비하여 1:1,000 수치도화 기준을 적용 하였으며, 세 번째 방법의 입체모형 구축비용은 단순 Extrusion 비용을 예측하기 위하여 국가기본도 갱신에서 수행된 구조화 편집 비용을 적용하여 예측하였다.
구체적으로 항공사진 매칭을 통하여 건물의 위치와 고도 정보를 포함한 수치 표면모형과 실감정사영상을 일차적으로 생성한다. 이후, 실감정사영상에 대한 자동 벡터라이징을 통하여 건물에 대한 2차원 벡터정보를 생성하고, 수치표면모형의 고도 정보를 이용하여 각 건물에 대한 3차원 입체모델을 생성한다. 입체모델 생성 이후에는 항공사진으로부터 텍스처 이미지를 추출하여 부착하고, 끝으로 자동으로 생성된 입체모델에 대한 오류를 수정 하고 부분 편집을 수행함으로써 입체모형을 생성을 완료한다.
구체적으로 항공사진과 수치표면모형을 기반으로 입체모형 윗면은 직접 도화를 통하여 생성하며, 옆면은 수치표면모형의 지형･지물 높이 정보를 이용하여 자동으로 생성한다. 이후, 항공사진 및 추가 촬영사진을 이용하여 3차원 가시화를 위한 텍스처 이미지를 자동 추출하고 입체모형에 부착하여 실제 모습과 가장 유사한 형태의 입체 모형을 생성한다.
첫 번째 방안은 가장 많은 수요자들에게 최대한 실세계와 유사한 입체모형을 제공하는데 중점을 두어 항공사진 기반의 3차원 입체도화 방법을 이용하여 전국토를 LOD4로 구축하는 것이다. 현재 공공기관의 55%와 민간기관의 63%가 이러한 LOD4 수준의 입체 모형을 요구하고 있다.
첫째 각 기관이 입체모형을 이용하여 추진하고자 하는 서비스와 이에 따라 요구하는 입체모형의 정밀도 수준을 조사하였다. 단, 실세계에서 각 기관들이 다양한 정밀도의 입체모형을 동시에 요구할 수 있음을 반영하여 정밀도 수준에 대하여 중복 응답을 허용하였다.
이에 본 연구에서는 브이월드의 LOD4 입체모형을 구축하기 위하여 활용된 항공사진 기반의 3 차원 입체도화 방법과 대구시 3D 지도 포털의 LOD3 입체모형을 구축하기 위하여 활용된 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법의 구축비용을 비교하고자 한다. 추가적으로 현재 저비용으로 바로 활용이 가능한 방법으로 수치지도 구축 시의 도화원 도를 이용하여 입체모형을 자동으로 생성하는 방법의 구축비용을 비교하고자 한다.
여기서 입체모형 구축을 위한 각 단계별 구축비용은 기본적으로 국토지리정보원의 항공사진 촬영, 기준점 측량, 수치도화, 수치사진측량장비에 의한 방법, 3차원 국토공간정보 구축의 품셈 기준을 적용하여 예측하였다. 항공사진 촬영 비용은 해상도 12cm, 종/횡 중복도 70%의 항공사진 촬영을 기준으로 하였으며, 수치도화는 입체모형 도화 기준이 미비하여 1:1,000 수치도화 기준을 적용 하였으며, 세 번째 방법의 입체모형 구축비용은 단순 Extrusion 비용을 예측하기 위하여 국가기본도 갱신에서 수행된 구조화 편집 비용을 적용하여 예측하였다.

대상 데이터

본 연구에서 전 국토의 범위는 주거지역(2,670㎢), 상업지역(331㎢), 공업지역(1,182㎢), 녹지지역(12,617㎢), 미지정 지역(837㎢)의 총 17,637㎢의 도심지와 관리지역에 해당하는 보전관리지역, 생산관리지역, 계획관리지역의 총 27,180㎢ 의 비도심지를 모두 포함한 전체 44,817㎢의 면적을 대상으로 정의한다.
구체적으로 현재 입체모형의 수요자인 중앙정부, 지자체, 연구기관, 군, 민간기관의 107개 기관을 대상으로 입체모형 구축 및 갱신 주체, 입체모형을 활용한 업무, 입체모형에 대한 정밀도 요구 수준, 입체모형에서의 텍스처 필요성 등과 같은 다양한 항목에 대한 설문조사를 수행하였다. 본 연구에서는 Table 4와 같이 107개 기관 중에서 응답을 제공한 지자체 12곳, 연구기관 7곳, 민간기업 5곳, 군 2곳의 26개 기관의 설문 의견을 분석하였다. 특히 본 연구에서는 현 시점에서 실현 가능한 입체모형 구축 방안 도출을 위하여 입체 모형 구축비용에 큰 영향을 미칠 것으로 예측되는 입체모형에 대한 정밀도 요구 수준과 입체모형에서의 텍스처 필요성에 대한 설문결과를 중점적으로 분석하였다.

성능/효과

아울러 입체모형 정밀도 수준에 따라 설문조사 기관들이 향후 희망하는 서비스는 Table 5와 같이 조사 되었다. LOD4 정밀도가 확보되는 경우는 고수준의 3 차원 공간분석, 자율주행 맵 구축, BIM 데이터 융합, 디지털트윈 서비스, 5G 기지국 위치 결정, 실감 VR 콘텐츠 생성 등의 서비스를 희망하였으며, LOD3 정밀도가 확보되는 경우도 LOD4와 유사한 3차원 공간분석, 스마트시티 서비스, 5G 기지국 위치 결정, VR 콘텐츠 생성 등의 서비스를 희망하였다. LOD2 정밀도를 이용 하는 경우도 정확성 측면에서 제한적이지만 동일한 공간분석, 5G 기지국 위치 설계, 3차원 공간정보 제공 서비스를 희망하였다.
지자체 및 군 기관을 포함하는 공공부문과 연구기관 및 기업을 포함하는 민간부문을 구분한 경우, 위의 설문결과와 다른 형태의 결과가 나타났다. LOD4, LOD3, LOD2에 대하여 공공부문의 요구 비율은 각각 55%, 45%, 45%로 나타난 반면에, 민간부문의 요구 비율은 각각 63%, 75%, 38%로 나타났다. 특히 민간부문은 LOD4 보다 LOD3에 대한 요구 비율이 더욱 높게 나타났으며, 공공부문에 비하여 LOD3~4 입체모형에 대한 전반적인 요구 비율도 높게 나타났음을 알 수 있다.
입체모형 서비스 수행 기관들의 이러한 희망사항과 현 시점에서의 신속한 입체모형 확보 가능성을 고려할 때, 민간기관이 LOD4 보다는 LOD3를 더욱 높은 비율로 요구하였던 것으로 예측된다. 구체적으로 도심지에 대하여 공공 부문은 LOD4, 민간부문은 LOD3의 수요가 가장 높았 으며, 비도심지는 공공부문과 민간부문 모두 LOD2의 수요가 가장 높았다. 이에 결론적으로 반드시 LOD4가 아니더라도 도심지와 비도심지를 구분하여 LOD3 또는 LOD2를 구축하는 것이 현 시점에서 가장 실현 가능성이 높은 방안이 될 수 있을 것으로 예측된다.
국내외의 3차원 입체모형 활용 현황을 종합해보면, 정부 또는 지자체 중심의 공공분야에서 도시행정 효율화 및 최신 스마트시티 서비스 등에 입체모형이 활발히 이용되고 있으며, 민간분야에서도 디지털 콘텐츠 생성, 실세계 시뮬레이션 및 다양한 공간분석 등에 입체모형이 활발히 이용되고 있음을 알 수 있었다. 특히 LOD4의 고정밀 입체모형이 주로 활용될 것이라는 예상과 달리 LOD1~3 수준의 입체모형도 다양하게 이용되고 있음을 알 수 있었다.
도심지는 LOD4, LOD3, LOD2에 대하여 각각 52%, 36%, 16%의 평균 요구 비율을 보여주었으나, 비도심지는 각각 0%, 71%, 29%의 평균 요구 비율을 보여주었다. 다시 말하여 랜드마크 및 복잡한 건물이 많은 도심지는 일반적인 예상과 같이 LOD3 또는 LOD4에 대한 요구 비율이 높았으나, 건물형태가 비교적 단순한 비도심지는 LOD4에 대한 요구가 전혀 없었 으며 LOD2에 대한 요구 비율이 상대적으로 매우 높았음을 알 수 있다.
도심지와 비도심지를 구분하여 정밀도 요구 수준을 조사한 경우도 기본적인 설문결과와 다른 형태를 보여주었다. 도심지는 LOD4, LOD3, LOD2에 대하여 각각 52%, 36%, 16%의 평균 요구 비율을 보여주었으나, 비도심지는 각각 0%, 71%, 29%의 평균 요구 비율을 보여주었다. 다시 말하여 랜드마크 및 복잡한 건물이 많은 도심지는 일반적인 예상과 같이 LOD3 또는 LOD4에 대한 요구 비율이 높았으나, 건물형태가 비교적 단순한 비도심지는 LOD4에 대한 요구가 전혀 없었 으며 LOD2에 대한 요구 비율이 상대적으로 매우 높았음을 알 수 있다.
두 번째 설문조사 결과에서 텍스처가 필요하다고 응답한 53% 뿐만 아니라, 보통 의견을 제시한 27%의 기관들도 향후 텍스처의 활용 가능성이 높을 것으로 예상된다. 더군다나, 입체모형의 활용이 증가함에 따라 텍스처에 대한 요구가 더욱 높아질 것으로 예상된 다.
첫째 전 국토에 대한 LOD4 구축은 막대한 비용 문제로 인하여 현실적으로 불가능할 것으로 예측된다. 둘째 전 국토에 대한 LOD2 구축은 공공기관 및 민간기관의 수요 충족과 산업분야 활용 측면에서 바람직하지 않을 것으로 예측된다. 셋째 전 국토에 대한 LOD3 구축은 비용 측면과 수요자 요구 충족 측면 에서 적절한 구축비용과 적절한 활용분야 지원의 Trade-off를 고려할 때 현 시점에서 바람직한 방향이 라고 예측된다.
설문조사 결과를 보면, 각 기관은 텍스처 필요성과 관련하여 매우필요 15%, 필요 38%, 보통 27%, 불필요 19%의 결과를 보여주었다. 매우필요 및 필요를 응답한 기관을 합쳐 53%가 텍스처가 필요하다고 응답하였으며, 공공부문과 민간부문을 구분한 경우에도 각각 50%와 54%의 기관이 텍스처가 필요하다고 응답 하였다. 아울러, 텍스처가 필요하다고 응답한 기관들은 구체적으로 텍스처가 현장조사 대체, 업무 정확도 향상 및 정보 가시성 향상에 큰 도움이 된다고 응답하 였다.
본 연구에서 수행된 입체모형 구축 방법들의 비교 결과를 종합해보면 현 시점을 기준으로 전 국토를 정부주도로 LOD4로 구축하고 유지하는 것은 막대한 비용 문제로 인하여 바람직하지 않다고 예측되며, 오히려 LOD3 또는 LOD2를 이용하는 것이 실현 가능성이 높다고 예측된다. 끝으로 Table 7은 세 가지 입체모형구축 방법에 대한 사용자의 정밀도 및 텍스처 요구 수준과 비용 관점에서의 주요 특징 및 장단점을 요약하여 보여준다(국토지리정보원 2019).
둘째 입체모형 구축비용에 큰 영향을 끼치는 입체 모형의 텍스처에 대한 각 기관의 수요를 조사하였다. 설문조사 결과를 보면, 각 기관은 텍스처 필요성과 관련하여 매우필요 15%, 필요 38%, 보통 27%, 불필요 19%의 결과를 보여주었다. 매우필요 및 필요를 응답한 기관을 합쳐 53%가 텍스처가 필요하다고 응답하였으며, 공공부문과 민간부문을 구분한 경우에도 각각 50%와 54%의 기관이 텍스처가 필요하다고 응답 하였다.
둘째 전 국토에 대한 LOD2 구축은 공공기관 및 민간기관의 수요 충족과 산업분야 활용 측면에서 바람직하지 않을 것으로 예측된다. 셋째 전 국토에 대한 LOD3 구축은 비용 측면과 수요자 요구 충족 측면 에서 적절한 구축비용과 적절한 활용분야 지원의 Trade-off를 고려할 때 현 시점에서 바람직한 방향이 라고 예측된다. 이에 본 연구에서는 전 국토에 대하여 LOD3 입체모형 구축을 기본 방안으로 예측하며, 추가적으로 많은 수요가 있는 랜드마크에 대해서는 LOD4를 보완 구축하고 산업 수요가 적은 비도심지에 대해서는 LOD2를 구축하는 것을 고려하는 것이 현 시점에서 가장 실현 가능성이 높다고 예측한다.
두 번째 방안은 첫 번째 방안에서 문제가 되는 초기 구축비용 및 갱신비용 문제 해결에 중점을 두어 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법을 이용하여 전 국토를 LOD3로 구축하는 것이다. 이 방안은 비교적 정밀도가 높은 LOD3 입체모형 을 구축하여 게임, 시설물관리, 보안관리 등과 같은 다양한 산업분야 수요를 충족시킬 수 있으며, 45%의 공공기관 및 75%의 민간기관 수요를 충족시킬 수 있다. 구축비용에 있어서는 44,817㎢의 전 국토를 LOD3 입체모형으로 구축하는데 76,596,735 천원의 비용이 소요될 것으로 예측되어 LOD4에 비하여 비용이 크게 감소되는 장점을 가진다.
특히 LOD4의 고정밀 입체모형이 주로 활용될 것이라는 예상과 달리 LOD1~3 수준의 입체모형도 다양하게 이용되고 있음을 알 수 있었다. 이는 현 시점에서 고비용이 필요한 고정밀 입체모형 구축을 무조건적으로 추진하는 것 보다는 입체모형의 활용분야와 구축지역을 고려하여 상황에 따라 고정밀 또는 저정밀 입체모형을 적절하게 구축하는 것이 더욱 의미 있는 방안이 될 수 있음을 보여준다. 이와 관련하여 본 연구에서는 전국토를 도심지와 비도심지로 구분하고 정밀도별로 입체모형에 대한 활용 수요를 분석하여 현 시점에서 가장 효과적인 입체모형 구축 방안을 도출해보고자 한다.
더군다나, 입체모형의 활용이 증가함에 따라 텍스처에 대한 요구가 더욱 높아질 것으로 예상된 다. 이에 결론적으로 향후 텍스처를 필요로 하는 기관의 비율이 80% 이상이 될 수 있음을 고려할 때, 향후 텍스처를 포함하여 입체모형을 구축하는 것이 바람직한 방안이라고 판단된다.
Table5의 설문조사 결과를 보면, 기본적으로 입체모형 정밀도 수준에 대하여 LOD4, LOD3, LOD2의 평균 요구 비율이 각각 58%, 58%, 42% 로 나타났다. 일반적인 예상대로 LOD4에 요구 비율이 가장 높게 나타났으며, LOD3와 LOD2에 대한 요구 비율도 예상 외로 높게 나타났다.
입체모형 구축비용 분석 결과를 보면 Method 1은 LOD4 입체모형을 구축하는데 입체도화 비용으로 인하여 ㎢ 당 14,560,800원의 매우 높은 비용이 소요 되며, Method 2는 입체도화를 수행하지 않고 수치표 고모형의 고도 정보를 이용하여 자동 생성됨으로 인하여 LOD3 입체모형을 구축하는데 ㎢ 당 2,119,300 원의 비교적 저렴한 비용이 소요될 것으로 예측되고 있다. 끝으로 기존에 주어지는 도화원도를 이용하여 LOD2 입체모형을 구축하는 Method 3은 ㎢ 당 12,300원의 매우 적은 비용이 소요될 것으로 예측되고 있다.
입체모형에 대한 요구 수준 분석과 관련된 첫 번째와 두 번째 설문결과를 종합해보면 현 시점에서 입체 모형은 텍스처를 포함하여 구축하는 것이 바람직하며, 도심지와 비도심지를 구분하여 각각 LOD3와 LOD2의 정밀도로 구축하는 것이 가장 실현 가능성이 높다고 얘기할 수 있다.
Table 8에서 제시된 세 가지 방안에 대한 주요 특징, 구축 기술, 활용분야 등을 고려할 때, 본 연구에서는 다음과 같은 몇 가지 결론을 얻을 수 있다. 첫째 전 국토에 대한 LOD4 구축은 막대한 비용 문제로 인하여 현실적으로 불가능할 것으로 예측된다. 둘째 전 국토에 대한 LOD2 구축은 공공기관 및 민간기관의 수요 충족과 산업분야 활용 측면에서 바람직하지 않을 것으로 예측된다.
LOD4, LOD3, LOD2에 대하여 공공부문의 요구 비율은 각각 55%, 45%, 45%로 나타난 반면에, 민간부문의 요구 비율은 각각 63%, 75%, 38%로 나타났다. 특히 민간부문은 LOD4 보다 LOD3에 대한 요구 비율이 더욱 높게 나타났으며, 공공부문에 비하여 LOD3~4 입체모형에 대한 전반적인 요구 비율도 높게 나타났음을 알 수 있다.

후속연구

또한 현재의 1:5000 수치지도 갱신 과정의 종/횡 중복도 60%와 30%의 항공사진으로는 텍스처 정보 생성이 불가능하며, 개선된 항공사진을 이용하여 텍스처 정보를 생성하더라도 입체모형의 윗면에서 불일치 오류가 다수 발생하는 단점을 가지고 있다. 결론적으로 이 방안은 1:5000 수치지도 갱신 시의 항공사진 촬영 종/횡 중복도의 70%로 상향 조정하는 문제와 입체모형 윗면에서의 텍스처 불일치 해소 방법이 확보된다면 현 시점에서 바로 적용이 가능할 것으로 예측된다. 특히 비도심지에 대한 평균 71%의 공공기관 및 민간기관의 LOD2 수요를 고려할 때 타당한 방안이라고 예측된다.
그러나 이 방안은 도심지와 비도심지의 구분 없이 44,817㎢ 면적의 전 국토에 대하여 LOD4 입체모형을 구축하는데 652,571,374 천원의 막대한 비용이 소요될 것으로 예측되는 큰 단점을 가지고 있으며, 주기적으로 소요되는 높은 갱신 비용도큰 걸림돌이 될 것으로 예측된다. 결론적으로 이 방안은 디지털트윈 시대에 가장 적합할 것으로 예측되지 만, 현실적으로 정부주도로 추진하는데 있어서 충분한 초기 구축 예산 및 지속적인 갱신 예산 확보가 반드시 선결되어야만 가능할 것으로 예측된다.
그러나 이 방안은 입체모형 구축 및 갱신 과정에 중복률 70% 이상의 항공사진 촬영 비용이 여전히 필요하며, 영상매칭과 자동 벡터라이징 등의 자동화된 LOD3 입체모형 생성을 위한 효율적인 기술이 반드시 확보되어야 하는 단점을 가지고 있다. 결론적으로 이 방안은 중복률 70% 이상의 항공사진 촬영 비용과 자동매칭 기반 효율적인 LOD3 생성 기술만 확보된다면 현 시점 에서 실현 가능성이 높을 것으로 예측된다.
그러나 본 연구에서는 현 시점에서 직접적으로 적용이 가능한 입체모형 구축 방법만을 대상으로 분석 연구를 수행한 한계점이 존재한다. 이에 입체모형 구축을 위한 기존 측량방법 이외에 UAV, 지상라이다, 자율주행차량, 스마트폰 등을 활용한 다양한 첨단 측량 기술 기반의 입체모형 정밀도, 텍스처, 구축비용, 갱신 비용을 분석하여 입체모형 구축 방안을 보완할 수 있는 향후 연구가 반드시 필요할 것으로 예측된다.
끝으로 기존에 주어지는 도화원도를 이용하여 LOD2 입체모형을 구축하는 Method 3은 ㎢ 당 12,300원의 매우 적은 비용이 소요될 것으로 예측되고 있다. 그러나 현재 수치지도 갱신 과정에서 촬영되는 항공사진의 종/횡 중복도는 60%와 30% 수준으로 텍스처 구축이 불가능하기 때문에 추후 종/횡 중복도 70%의 항공사진 촬영을 위한 추가 비용이 소요될 가능성이 있다고 예측된다.
구체적으로 전 국토에 대한 입체모형 구축비용과 수요자들의 입체모형 정밀도 및 텍스처 요구 수준을 상호 고려하여 기본적으로 항공사진 매칭 기반의 자동화된 입체모형 생성 방법을 이용한 LOD3 구축 방안을 도출하였으며, 랜드마크에 대한 LOD4 구축과 비도심지에 대한 LOD2 구축의 보완 방안을 추가적으로 도출하였다. 도출된 방안은 현재 시점에서 실효성 있는 입체모형 구축 및 갱신 계획 수립에 도움이 될 것으로 예측되며, 향후 디지털트윈 시대에 전 국토의 입체모형 구축을 위한 초석이 될 수 있을 것으로 기대된다.
구체적으로 도심지에 대하여 공공 부문은 LOD4, 민간부문은 LOD3의 수요가 가장 높았 으며, 비도심지는 공공부문과 민간부문 모두 LOD2의 수요가 가장 높았다. 이에 결론적으로 반드시 LOD4가 아니더라도 도심지와 비도심지를 구분하여 LOD3 또는 LOD2를 구축하는 것이 현 시점에서 가장 실현 가능성이 높은 방안이 될 수 있을 것으로 예측된다.
그러나 본 연구에서는 현 시점에서 직접적으로 적용이 가능한 입체모형 구축 방법만을 대상으로 분석 연구를 수행한 한계점이 존재한다. 이에 입체모형 구축을 위한 기존 측량방법 이외에 UAV, 지상라이다, 자율주행차량, 스마트폰 등을 활용한 다양한 첨단 측량 기술 기반의 입체모형 정밀도, 텍스처, 구축비용, 갱신 비용을 분석하여 입체모형 구축 방안을 보완할 수 있는 향후 연구가 반드시 필요할 것으로 예측된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	민간분야에서 입체모형의 활용은?	공공분야에서는 도시 계획 수립, 에너지･교통･환경･수자원 등의 도시문제 해결, 시설물･건축물･경관 등의 도시관리, 재난재해 관리 등과 관련하여 입체모형이 활발히 활용되고 있다. 민간분야에서도 이동통신망 기지국 설계, 게임 콘텐츠 구축, 부동산 정보 제공, VR/AR 서비스, 방송 콘텐츠 제공 등과 관련하여 입체모형이 다양하게 변형 되어 활용되고 있다. 해외의 경우도 도시계획, 재난재해, 스마트시티, 범죄예방, 부동산, 시설물관리, 교통관리 등과 같은 분야에서 입체모형을 적용한 서비스가 크게 증가하고 있다.
	고정밀 입체모형이 요구되는 분야는?	아울러 3차원 입체모형의 활용 분야별로 다양한 정밀도의 입체모형이 요구되고 있다. 구체적으로 디지털트윈, 자율주행, VR/AR 등과 같은 4차 산업혁명 관련 분야에서는 LOD(Level Of Detail)4의 고정밀 입체모형이 요구되고 있으며, 이외 에도 게임 콘텐츠 구축, 공공시설물 관리, 보완 관리 등의 분야에서는 LOD2~3의 다양한 입체모형이 요구 되고 있다(국토지리정보원 2019).
	공공분야에서 3차원 입체모형이 활용되는 분야는?	도시, 건설, 교통, 에너지 등의 기존 국토교통 정보화 서비스뿐만 아니라, 디지털트윈, 자율주행, VR/AR, 디지털콘텐츠 등의 4차 산업혁명 관련 신규 서비스에서도 3차원 입체모형 수요가 크게 증가하고 있다. 공공분야에서는 도시 계획 수립, 에너지･교통･환경･수자원 등의 도시문제 해결, 시설물･건축물･경관 등의 도시관리, 재난재해 관리 등과 관련하여 입체모형이 활발히 활용되고 있다. 민간분야에서도 이동통신망 기지국 설계, 게임 콘텐츠 구축, 부동산 정보 제공, VR/AR 서비스, 방송 콘텐츠 제공 등과 관련하여 입체모형이 다양하게 변형 되어 활용되고 있다.

참고문헌 (16)

Kang HY, Nam SK, Hwang JR, Lee JY. 2018. LOD(Level of Detail) Model for Utilization of Indoor Spatial Data. Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography. 36(6):545-554.
SPACEN. 2018. 2018 Spatial Information Open Platform Operation Business Report.
Spatial Information Open Platform. 2020. [Internet]. [http://map.vworld.kr/]. Last accessed 23 April 2020.
NGII. 2019. Three-dimensional Model Feasibility Study Report for Revitalizing the Convergence Industry.
Kim KM, Lee KJ, Cho GS. 2016. Construction of BIM based Building 3D Spatial Information Using Terrestrial LiDAR. Journal of Cadastre & Land InformatiX. 46(1):23-35.
Kim DH, Lim SY. 2018. A Study on 3D Spatial Information Regulations for the Application of New Technology in Cadastre. Journal of The Korean Society Of Cadastre. 34(4):235-243.
Kim BS, Jeong DW, Oh SH, Ahn JW, Hong SK. 2019. Design and Implementation of Data model for Detailed 3D Road Data. Journal of Korean Society for Geospatial Information Science. 27(5):13-23.
Kim BS, Jeong DW, Hong SK. 2018. Constructing 3D Geo-spatial Model for Building Data in UML. Journal of Korean Society for Geospatial Information Science. 26(4):57-67.

상세보기
Kim TH, Yoo SH, Go JH. 2017. Application of Facilites for Improving V-world 3D Map Service. Journal of the Korean Society for Geospatial Information Science. 25(4):81-87.

상세보기
Kim HD, Kang JH, Kim HJ. 2017. A Study on the Improvement of 3D Building Data Format for Spatial Information Open Platform. Journal of the Korean Society for Geospatial Information Science. 25(1):63-70.
Daegu 3D Map Portal. 2020. [Internet]. [http://3d.daegu.go.kr/]. Last accessed 23 April 2020.
SAGONG HS. 2018. Paradigm Shift and Response Strategies for Spatial Information in a Hyperconnected Society. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies. 21(4):81-90.
Lee KS, Jeong IH, Choi YS, Kim SB. 2015. A Fundamental Study about a Quality Certification of 3D Precision Indoor Geospatial Information - Focused on Yeongdeungpo Station -. Journal of the Korean Society for Geospatial Information Science. 23(1):3-14.
LEE SM, WON JS, Yoon HM. 2019. Seoul Spatial Information Policy Improvement Plan. The Seoul Institute Policy Project Research Report.
Biljecki F, Ledoux H, Stoter J. 2017. Generating 3D City Models without Elevation Data, Computers. Environment and Urban Systems. 64:1-18.

상세보기
Helsinki 3D Map Platform. 2020. [Internet]. [https://kartta.hel.fi/3d/atlas]. Last accessed 23 April 2020.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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